CN111790082A - 适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法 - Google Patents

适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法所述方法包括：上位机控制系统接收声光报警信号、报警位置信号以及开关分位信号后，启动固定消防炮喷射射程预测分析子系统；固定消防炮喷射射程预测分析子系统根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域；若是，则第一压缩空气泡沫产生子系统所属的第一消防炮以及第二压缩空气泡沫产生子系统所属的第二消防炮均自动预置位；若否，则由移动消防机器人替换消防炮进行灭火；本发明的优点在于：提供适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，以避免人员误动作，实现即时灭火、高效灭火，进而降低站内运维人员的压力。

Description

适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法
技术领域
本发明涉及消防灭火系统运行策略领域，更具体涉及适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法。
背景技术
特高压换流站是保证直流长距离输电的重要设施，承担着全国的直流电力输送任务，属于国家重大基础设施。特高压换流站内的换流变压器属于大型含油设备，具备明显的火灾危险性。多次换流变压器火灾事故表明，换流变压器火灾具有发展迅速，规模大的特点，如不及时有效控制，可能会危及整个换流站的安全，带来的经济损失、社会影响难以估量。为保证换流变压器区域安全水平，该区域设置有消防灭火系统。消防炮灭火系统是换流站一种常见的灭火系统。然而，由于换流变压器区域属于高压区域，约800KV。火灾发生时，需现场运维人员将该阀组人工操作停电后，才可以开展换流变灭火作业。灭火作业涉及到对应分区选择阀打开、消防炮控制系统操作、压缩空气泡沫产生装置系统热备用准备等一系列操作动作，给站内运维人员开展灭火作业带来巨大压力，存在灭火时机延误、人工误操作等风险，严重影响换流变压器火灾灭火效果。
国内外关于换流变压器油火燃烧特性与火灾机理主要基于换流变压器火灾事故开展了少量研究。安徽省电力科学研究院发表文献典型变压器油燃烧特性试验研究[J].华东电力,2013,41(9):1865-1870，采用全尺寸热释放速率实验台研究了变压器油在不同油盘尺寸下的典型燃烧特性参数。天津市消防总队发表文献油浸式电力变压器火灾抑制实验研究[J].消防科学与技术,2012,31(12):1306-1309，通过小尺度模拟试验对变压器油池火灾开展了研究。山东海普劳动安全技术咨询有限公司发表文献浅析变压器发生火灾、爆炸的原因[J].安全、健康和环境,2010,10(4):11-12，阐述了变压器发生火灾及爆炸的十个原因。沈阳市消防支队和公安部沈阳消防研究所发表文献油浸变压器火灾原因及勘查方法探讨[C]//中国消防协会电气防火专业委员会一次会议暨第十三次电气防火学术研讨会.2006，从油浸变压器结构和工作原理方面分析了油浸变压器火灾故障原因和故障模式。电力信息研究所发表文献电力变压器的防火[J].电力建设,1996(9):27-29，分析了变压器着火燃烧的机理。美国工厂保险联盟发表文献Heskestad,G.and P.H.Dobson,Pool fires oftransformer oil sinking into a rock bed.Fire Safety Journal,1997.28(1):p.33-46，研究了变压器油的油池火灾燃烧特性。国际大电网委员会变压器防火安全指南对变压器火灾发生原因进行了详细说明。
综上，现有技术还没有对适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法进行研究，为了避免人员误动作，实现即时灭火、高效灭火，进而降低站内运维人员的压力，需要对消防灭火系统的控制方法进行设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺乏适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，以避免人员误动作，实现即时灭火、高效灭火，进而降低站内运维人员的压力。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，所述特高压换流站消防灭火系统包括第一泡沫消防炮灭火系统、第二泡沫消防炮灭火系统以及上位机控制系统，所述第一泡沫消防炮灭火系统包括第一消防炮和第一压缩空气泡沫产生子系统，第二泡沫消防炮灭火系统包括第二消防炮和第二压缩空气泡沫产生子系统，所述方法包括：
上位机控制系统接收声光报警信号、报警位置信号以及开关分位信号后，启动固定消防炮喷射射程预测分析子系统；
固定消防炮喷射射程预测分析子系统根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域；
若是，则启动第一压缩空气泡沫产生子系统以及第二压缩空气泡沫产生子系统，第一压缩空气泡沫产生子系统所属的第一消防炮以及第二压缩空气泡沫产生子系统所属的第二消防炮均自动预置位，固定消防炮远程琴台操作灭火；
若否，如果是第一消防炮不满足射程要求，则由移动消防机器人替换第一消防炮进行灭火，如果是第二消防炮不满足射程要求，则由移动消防机器人替换第二消防炮进行灭火，如果第一消防炮和第二消防炮均不满足射程要求则由两个移动消防机器人分别替换第一消防炮和第二消防炮进行灭火。
本发明通过上位机控制系统接收报警信号并固定消防炮喷射射程预测分析子系统对消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域进行判断，根据判断结果针对性的进行灭火操作，避免人员误动作，实现即时灭火、高效灭火，进而降低站内运维人员的压力。
进一步地，上位机控制系统接收声光报警信号、报警位置信号以及开关分位信号包括：获取2路缆式温感探测器以及2台火焰探测器通过耦合报警的信号数据，组合报警控制器通过三取二原则自主研判输出声光报警信号和报警位置信号，单阀组换流变的断路器开关动作，单阀组换流变自动断电，输出开关分位信号。
更进一步地，所述三选二原则包括：至少1台火焰探测器发出动作信号，即认为该路输出动作信号，两台火焰探测器作为1路输出与2路缆式温感探测器一起构成3路输出，当3路输出中至少2路发出动作信号时，组合报警控制器报警。
进一步地，所述固定消防炮喷射射程预测分析子系统内置于上位机控制系统中。
进一步地，固定消防炮喷射射程预测分析子系统根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域包括：
建立风环境波动置信度判定模型；
通过风环境波动置信度判定模型确定外界风向和外界风速大小；
建立固定消防炮有效覆盖性能预测模型；
将风环境波动置信度判定模型确定的外界风向和外界风速大小输入固定消防炮有效覆盖性能预测模型判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域。
更进一步地，所述建立风环境波动置信度判定模型包括：
通过公式
Figure BDA0002551013130000041
获取基本风速；
其中，ν基为基本风速；νfti为ti时刻风速；n为风速探测器取值次数；
通过公式
Figure BDA0002551013130000042
获取风速大小波动置信值；
其中，η为风速大小波动置信值；
通过公式
Figure BDA0002551013130000051
获取基本风向；
其中，β基为基本风向；βti为ti时刻风向；
通过公式
Figure BDA0002551013130000052
获取风向角度波动置信值；
其中，λ为风向角度波动置信值。
更进一步地，所述通过风环境波动置信度判定模型确定外界风向和外界风速大小包括：
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均小于预设值时，则判定外界风速大小、外界风速方向条件稳定，外界风速大小采用基本风速ν基，外界风向采用基本风向β基；
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均大于预设值时，则判定外界风速或外界风向条件波动大，消防炮受外部风环境影响程度也会随之增大，通过风向风速概率统计模型以每30°为一个统计方位划分12个扇形区方位区进行风向统计，取统计概率最高的风向作为参考风向，取该参考风向所在扇形区的风速大小统计均值作为参考风速，外界风速大小采用参考风速，外界风向采用采用参考风向。
再进一步地，所述风向风速概率统计模型包括：
通过公式
Figure BDA0002551013130000053
获取风向在方位i出现的频率，
其中，fi为风向在方位i出现的频率；ni为风向在方位i出现的次数；k为风向方位的总记录次数；
通过公式fmax＝MAX[f1，f2，...，f12]获取风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值，
其中，f1为风向在方位1的频率，f2为风向在方位2的频率；fmax为风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值；
通过公式
Figure BDA0002551013130000061
获取方位i内的平均风速值，
其中，
Figure BDA0002551013130000062
为方位i内的平均风速值；
Figure BDA0002551013130000063
为方位i内第x次的实测风速值。
进一步地，所述建立固定消防炮有效覆盖性能预测模型包括：
通过公式
Figure BDA0002551013130000064
获取消防炮初始喷射速度，
其中，r是炮管半径，
Figure BDA0002551013130000065
是气液比，Q流量是泡沫混合液流量；
通过公式
Figure BDA0002551013130000066
获取消防炮与风速耦合条件下的速度，其中，νo为消防炮与风速耦合条件下的速度，νp为消防炮初始喷射速度，θ为初始喷射角度且取值范围[0°,360°]，νf为外界风速大小，β为外界风向且取值范围[0°,360°]；
通过公式L＝ν0t获取消防炮覆盖区域射程理论值，其中，t为泡沫从释放到落至地面所需时间且
Figure BDA0002551013130000067
H1为消防炮布置高度，g为重力加速度；
通过公式
Figure BDA0002551013130000068
获取消防炮覆盖区域实际射程，其中，λ为修正系数；
通过公式
Figure BDA0002551013130000069
获取外界风影响下消防炮的实际喷射角度，
通过公式
Figure BDA00025510131300000610
获取着火换流变实际所需射程，其中，L1为消防炮距着火换流变防火墙最远端侧距离。
更进一步地，所述将风环境波动置信度判定模型确定的风向和风速大小输入固定消防炮有效覆盖性能预测模型判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域包括：
当L0≥L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程有效覆盖全部换流变区域；
当L0＜L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程无法有效覆盖全部换流变区域。
本发明的优点在于：本发明通过上位机控制系统接收报警信号并固定消防炮喷射射程预测分析子系统对消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域进行判断，根据判断结果针对性的进行灭火操作，避免人员误动作，实现即时灭火、高效灭火，进而降低站内运维人员的压力。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法的流程图；
图2为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法的流程图的A部分细节图；
图3为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法的流程图的B部分细节图；
图4为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法的耦合矢量计算示意图；
图5为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法的固定消防炮喷射射程有效覆盖预测分析系统工作流程图；
图6为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法中特高压换流站消防灭火系统布置图；
图7为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法中单阀组换流变的YYA相换流变灭火示意图；
图8为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法中单阀组换流变的YDB相换流变灭火示意图；
图9为本发明实施例所公开的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法中单阀组换流变的YYC相换流变灭火示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，所述方法包括：
单阀组换流变100本体并行独立布置两路缆式感温探测器，第一感温探测器和第二感温探测器，每相换流变1周边防火墙2布置2台火焰探测器，分别为第一火焰探测器和第二火焰探测器。当第一火焰探测器发出动作信号，同时第一感温探测器发出动作信号，满足“三取二”条件时，组合报警系统发出声光报警信号。若仅火焰探测器或仅缆式感温探测器发出动作信号时，组合报警系统则不报警。同时，某相换流变1出现异常，单阀组换流变100的断路器开关发出响应动作，断路器开关分位，该阀组停电。声光报警信号、报警位置信号，断路器开关分位信号传输到上位机控制系统8，上位机控制系统8启动固定消防炮喷射射程预测分析子系统；其中，所述三选二原则包括：至少1台火焰探测器发出动作信号，即认为该路输出动作信号，两台火焰探测器作为1路输出与2路缆式温感探测器一起构成3路输出，当3路输出中至少2路发出动作信号时，组合报警控制器报警。
图1至图3结合图4以及图5，固定消防炮喷射射程预测分析子系统启动以后，根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变1区域；具体过程包括：
首先，所述建立风环境波动置信度判定模型，通过风环境波动置信度判定模型确定外界风向和外界风速大小：
通过公式
Figure BDA0002551013130000091
获取基本风速；
其中，ν基为基本风速；νfti为ti时刻风速；n为风速探测器取值次数；
通过公式
Figure BDA0002551013130000092
获取风速大小波动置信值；
其中，η为风速大小波动置信值；
通过公式
Figure BDA0002551013130000093
获取基本风向；
其中，β基为基本风向；
Figure BDA0002551013130000095
为ti时刻风向；
通过公式
Figure BDA0002551013130000094
获取风向角度波动置信值；
其中，λ为风向角度波动置信值。
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均小于预设值时，则判定外界风速大小、外界风速方向条件稳定，外界风速大小采用基本风速ν基，外界风向采用基本风向β基；所述预设值选取0.3。
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均大于预设值时，则判定外界风速或外界风向条件波动大，消防炮受外部风环境影响程度也会随之增大，通过风向风速概率统计模型以每30°为一个统计方位划分12个扇形区方位区进行风向统计，取统计概率最高的风向作为参考风向，取该参考风向所在扇形区的风速大小统计均值作为参考风速，外界风速大小采用参考风速，外界风向采用采用参考风向。
其中，所述风向风速概率统计模型包括：
通过公式
Figure BDA0002551013130000101
获取风向在方位i出现的频率，
其中，fi为风向在方位i出现的频率；ni为风向在方位i出现的次数；k为风向方位的总记录次数；
通过公式fmax＝MAX[f1，f2，...，f12]获取风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值，
其中，f1为风向在方位1的频率，f2为风向在方位2的频率；fmax为风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值；
通过公式
Figure BDA0002551013130000102
获取方位i内的平均风速值，
其中，
Figure BDA0002551013130000103
为方位i内的平均风速值；
Figure BDA0002551013130000104
为方位i内第x次的实测风速值。
接着，建立固定消防炮有效覆盖性能预测模型，将风环境波动置信度判定模型确定的风向和风速大小输入固定消防炮有效覆盖性能预测模型判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变1区域：
通过公式
Figure BDA0002551013130000111
获取消防炮初始喷射速度，
其中，r是炮管半径，
Figure BDA0002551013130000112
是气液比，Q流量是泡沫混合液流量；
通过公式
Figure BDA0002551013130000113
获取消防炮与风速耦合条件下的速度，其中，νo为消防炮与风速耦合条件下的速度，νp为消防炮初始喷射速度，θ为初始喷射角度且取值范围[0°,360°]，νf为外界风速大小，β为外界风向且取值范围[0°,360°]；
通过公式L＝ν0t获取消防炮覆盖区域射程理论值，其中，t为泡沫从释放到落至地面所需时间且
Figure BDA0002551013130000114
H1为消防炮布置高度，g为重力加速度；
通过公式
Figure BDA0002551013130000115
获取消防炮覆盖区域实际射程，其中，λ为修正系数；
通过公式
Figure BDA0002551013130000116
获取外界风影响下消防炮的实际喷射角度，
通过公式
Figure BDA0002551013130000117
获取着火换流变1实际所需射程，其中，L1为消防炮距着火换流变1防火墙2最远端侧距离。
当L0≥L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程有效覆盖全部换流变1区域；
当L0＜L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程无法有效覆盖全部换流变1区域，此时上位机控制系统8首先控制消防炮将喷射流量增加至最大流量值的方式增加喷射速度，返回上述步骤继续判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变1区域，若还是无法满足有效覆盖全部换流变1区域，则最终判定消防炮射程无法有效覆盖全部换流变1区域，执行以下步骤。
以上完成判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变1区域以后，若消防炮射程有效覆盖全部换流变1区域，则启动第一压缩空气泡沫产生子系统5以及第二压缩空气泡沫产生子系统7，第一压缩空气泡沫产生子系统5所属的第一消防炮4以及第二压缩空气泡沫产生子系统7所属的第二消防炮6均自动预置位，固定消防炮远程琴台操作灭火；消防炮远程琴台属于一个操作台。
若消防炮射程不能有效覆盖全部换流变1区域，如果是第一消防炮4不满足射程要求，则由移动消防机器人18替换第一消防炮4进行灭火，如果是第二消防炮6不满足射程要求，则由移动消防机器人18替换第二消防炮6进行灭火，如果第一消防炮4和第二消防炮6均不满足射程要求则由两个移动消防机器人18分别替换第一消防炮4和第二消防炮6进行灭火。
本发明提供的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，主要应用于特高压换流站消防灭火系统，为了清楚的展示本发明的控制方法，以下引出特高压换流站以及特高压换流站消防灭火系统的布置，详细介绍本发明的整个工作过程。
如图6所示，提供一种在运特高压换流站的具体配置，并将灭火系统布置于该在运特高压换流站，所述在运特高压换流站包括若干组相互平行布置的单阀组换流变100，每个单阀组换流变100包括若干台等间隔布置的换流变1，相邻换流变1之间通过防火墙2隔开，每个单阀组换流变100后侧均平行的布置一个阀厅3，单阀组换流变100与对应的阀厅3整体构成一个极，两个极为一组极，每组极包括高端阀组和低端阀组，同组极内的两个极之间镜像对称设置，相邻组极之间的低端阀组背靠背布置或者高端阀组背靠背设置，每台换流变1的阀厅3侧套管伸入其对应的阀厅3内。如图6所示，本实施例中，在运特高压换流站包括依次平行布置的四个极，分别是极1高端阀组200、极1低端阀组300、极2低端阀组400以及极2高端阀组500，极1高端阀组200和极1低端阀组300镜像对称设置，极2高端阀组和极2低端阀组400镜像对称设置，极1低端阀组300和极2低端阀组400背靠背设置，其中，每个单阀组换流变100具有6台换流变1，相邻换流变1之间由防火墙2隔开，等间距布置。
重点参阅图6，所述特高压换流站消防灭火系统，包括第一泡沫消防炮灭火系统、第二泡沫消防炮灭火系统以及上位机控制系统8，所述第一泡沫消防炮灭火系统包括第一消防炮4和第一压缩空气泡沫产生子系统5，第二泡沫消防炮灭火系统包括第二消防炮6和第二压缩空气泡沫产生子系统7。所述第一压缩空气泡沫产生子系统5以及第二压缩空气泡沫产生子系统7均为压缩空气泡沫产生子系统，第一压缩空气泡沫产生子系统5以及第二压缩空气泡沫产生子系统7输出的灭火介质均为压缩空气泡沫。
所述第一消防炮4以及第二消防炮6位于防火墙2正上方的阀厅3挑檐上，第一消防炮4以及第二消防炮6间隔穿插布置，每两个换流变1对应一个第一消防炮4以及一个第二消防炮6，灭火时，第一消防炮4以及第二消防炮6的灭火介质释放方向均指向其对应的换流变1的中心位置。
每个所述单阀组换流变100靠近第一压缩空气泡沫产生子系统5以及第二压缩空气泡沫产生子系统7的一端均设有第一分区选择阀9和第二分区选择阀10，单阀组换流变100内所有第一消防炮4通过管道与第一分区选择阀9连接，在运特高压换流站内所有的第一分区选择阀9与第一供泡管道11连接，单阀组换流变100内第二消防炮6通过管道与第二分区选择阀10连接，在运特高压换流站内所有的第二分区选择阀10与第二供泡管道12连接，第一压缩空气泡沫产生子系统5分别通过电动阀15与第一供泡管道11以及第二供泡管道12连接，第二压缩空气泡沫产生子系统7分别与第一供泡管道11以及第二供泡管道12连接。第一压缩空气泡沫产生子系统5通过第一就地控制柜13与与上位机控制系统8电连接，第二压缩空气泡沫产生子系统7通过第二就地控制柜14与上位机控制系统8电连接。
当某个压缩空气泡沫产生子系统出现故障时，由能够正常工作的压缩空气泡沫产生子系统同时向第一消防炮4以及第二消防炮6供泡，保证着火换流变1全方位覆盖。需要说明的是，在两个灭火系统均正常的情况下，一个压缩空气泡沫产生子系统向第一消防炮4供泡，另一个压缩空气泡沫产生子系统向第二消防炮6供泡，两个压缩空气泡沫产生子系统分散供泡，保证压缩空气泡沫的泡沫量从而高效灭火，但是在单个压缩空气泡沫产生子系统发生故障的时候，喷射范围覆盖整个换流变1才是最首要的，只有覆盖整个换流变1才能扑灭火灾，对于泡沫量的要求是次要的，所以由能够正常工作的压缩空气泡沫产生子系统同时向布置在着火换流变1上方的第一消防炮4以及第二消防炮6供泡。
作为进一步改进的方案，所述第一压缩空气泡沫产生子系统5以及第二压缩空气泡沫产生子系统7布置在远离换流变1所在区域的位置。本实施例中，第一压缩空气泡沫产生子系统5布置在在运特高压换流站的极1广场，第二压缩空气泡沫产生子系统7布置在在运特高压换流站的极2广场，极1广场以及极2广场均距离换流变1很远，这样设计的目的是，换流变1着火的时候极易引发爆炸损毁管道以及消防炮等，如果压缩空气泡沫产生子系统距离换流变1较近的话，容易导致系统损坏而不能产生泡沫，将压缩空气泡沫产生子系统布置在距离换流变1较远的位置，即使发生爆炸，消防炮损毁，还能够通过压缩空气泡沫产生子系统产生泡沫通过管道供到着火换流变1位置。
本发明的工作过程为：如图6所示，单阀组换流变100间隔布置4门消防炮，每两个相邻的换流变1上方对应有两门消防炮，一门消防炮通过第一压缩空气泡沫产生子系统5供泡，另一门消防炮由第一压缩空气泡沫产生子系统5供泡，例如图6中从下向上数第一个以及第三个消防炮与第一压缩空气泡沫产生子系统5连接，从下向上数第二个以及第四个消防炮与第二压缩空气泡沫产生子系统7连接，阀厅3挑檐上设置的消防炮可以实现对每个换流变1无差别覆盖；两套压缩空气泡沫产生子系统分别布置在在运特高压换流站两极广场。
当极1高端阀组的YYA相换流变1着火时，若消防炮射程有效覆盖全部换流变区域，启动两套压缩空气泡沫产生子系统，其次，选择阀室自动打开③号和④号消防炮所在的分区选择阀(图7中每个单阀组换流变100从下向上数第一个至第四个消防炮顺序编号)，离YYA相换流变1较近，位于极1广场的第一压缩空气泡沫产生子系统5优先向YYA相换流变1挑檐正上方的④号消防炮提供压缩空气泡沫，而位于极2广场的第二压缩空气泡沫产生子系统7则向③号消防炮提供压缩空气泡沫。
如图8所示，当极2低端阀组的YDB相换流变1着火时，启动离该相最近的①号和②号消防炮。其中②号消防炮由位于极2广场的第二压缩空气泡沫产生子系统7提供压缩空气泡沫，而①号炮由距离较远的极1广场上的第一压缩空气泡沫产生子系统5提供压缩空气泡沫。
以此类推，如图9所示，当YYC相着火时，则相应启动②号和③号消防炮。
若消防炮射程不能有效覆盖全部换流变区域，则需要移动消防机器人18参与灭火，所述特高压换流站消防灭火系统还包括第一冗余接驳口(图未标)和第二冗余接驳口(图未标)，所述第一冗余接驳口为第一供泡管道11的一个冗余接口，该冗余接口延伸至换流变1广场区域，所述第二冗余接驳口为第二供泡管道12的一个冗余接口，该冗余接口延伸至换流变1广场区域，所述第一冗余接驳口与第二冗余接驳口接口大小以及形状均相同，第一冗余接驳口通过一个手动闸阀16与外部接口17连通，第二冗余接口通过另一个手动闸阀16与外部接口17连通。
所述特高压换流站消防灭火系统还包括可移动消防机器人18，所述可移动消防机器人18连接有水带19，水带19具有与第一冗余接驳口以及第二冗余接驳口相配合的卡口，所述卡口与外部接口17卡接，通过第一冗余接驳口或者第二冗余接驳口获取灭火介质，移动至预定区域进行定向灭火。
如图6和图7所示，当单阀组换流变100中③号或④号消防炮受外部风环境等因素影响，其中一门炮喷射不佳时，例如，极1高端阀组的YYA相换流变1着火，③号或④号消防炮喷射效果不佳，可移动消防机器人18就近连接极1广场预留的消防管道接驳口也即外部接口17，并移动至预定区域，实现对YYA相的灭火；极2高端阀组的YYA相换流变1着火，③号或④号消防炮喷射效果不佳，可移动消防机器人18就近连接极2广场预留的消防管道接驳口也即外部接口17，并移动至预定区域，实现对YYA相换流变1的灭火；具体效果如图5所示。可移动消防机器人18采用九江中船长安消防设备有限公司生产的RXR-M40L-16CA。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述特高压换流站消防灭火系统包括第一泡沫消防炮灭火系统、第二泡沫消防炮灭火系统以及上位机控制系统，所述第一泡沫消防炮灭火系统包括第一消防炮和第一压缩空气泡沫产生子系统，第二泡沫消防炮灭火系统包括第二消防炮和第二压缩空气泡沫产生子系统，所述方法包括：
上位机控制系统接收声光报警信号、报警位置信号以及开关分位信号后，启动固定消防炮喷射射程预测分析子系统；
固定消防炮喷射射程预测分析子系统根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域；
若是，则启动第一压缩空气泡沫产生子系统以及第二压缩空气泡沫产生子系统，第一压缩空气泡沫产生子系统所属的第一消防炮以及第二压缩空气泡沫产生子系统所属的第二消防炮均自动预置位，固定消防炮远程琴台操作灭火；
若否，如果是第一消防炮不满足射程要求，则由移动消防机器人替换第一消防炮进行灭火，如果是第二消防炮不满足射程要求，则由移动消防机器人替换第二消防炮进行灭火，如果第一消防炮和第二消防炮均不满足射程要求则由两个移动消防机器人分别替换第一消防炮和第二消防炮进行灭火。
2.根据权利要求1所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，上位机控制系统接收声光报警信号、报警位置信号以及开关分位信号包括：获取2路缆式温感探测器以及2台火焰探测器通过耦合报警的信号数据，组合报警控制器通过三取二原则自主研判输出声光报警信号和报警位置信号，单阀组换流变的断路器开关动作，单阀组换流变自动断电，输出开关分位信号。
3.根据权利要求2所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述三选二原则包括：至少1台火焰探测器发出动作信号，即认为该路输出动作信号，两台火焰探测器作为1路输出与2路缆式温感探测器一起构成3路输出，当3路输出中至少2路发出动作信号时，组合报警控制器报警。
4.根据权利要求1所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述固定消防炮喷射射程预测分析子系统内置于上位机控制系统中。
5.根据权利要求1所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，固定消防炮喷射射程预测分析子系统根据外界风向以及外界风速大小判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域包括：
建立风环境波动置信度判定模型；
通过风环境波动置信度判定模型确定外界风向和外界风速大小；
建立固定消防炮有效覆盖性能预测模型；
将风环境波动置信度判定模型确定的外界风向和外界风速大小输入固定消防炮有效覆盖性能预测模型判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域。
6.根据权利要求5所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述建立风环境波动置信度判定模型包括：
通过公式
Figure FDA0002551013120000021
获取基本风速；
其中，ν基为基本风速；
Figure FDA0002551013120000031
为ti时刻风速；n为风速探测器取值次数；
通过公式
Figure FDA0002551013120000032
获取风速大小波动置信值；
其中，η为风速大小波动置信值；
通过公式
Figure FDA0002551013120000033
获取基本风向；
其中，β基为基本风向；
Figure FDA0002551013120000034
为ti时刻风向；
通过公式
Figure FDA0002551013120000035
获取风向角度波动置信值；
其中，λ为风向角度波动置信值。
7.根据权利要求6所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述通过风环境波动置信度判定模型确定外界风向和外界风速大小包括：
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均小于预设值时，则判定外界风速大小、外界风速方向条件稳定，外界风速大小采用基本风速ν基，外界风向采用基本风向β基；
当风速大小波动置信度值η和风向角度波动置信度值λ的取值均大于预设值时，则判定外界风速或外界风向条件波动大，消防炮受外部风环境影响程度也会随之增大，通过风向风速概率统计模型以每30°为一个统计方位划分12个扇形区方位区进行风向统计，取统计概率最高的风向作为参考风向，取该参考风向所在扇形区的风速大小统计均值作为参考风速，外界风速大小采用参考风速，外界风向采用采用参考风向。
8.根据权利要求7所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述风向风速概率统计模型包括：
通过公式
Figure FDA0002551013120000041
获取风向在方位i出现的频率，
其中，fi为风向在方位i出现的频率；ni为风向在方位i出现的次数；k为风向方位的总记录次数；
通过公式fmax＝MAX[f1，f2，...，f12]获取风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值，
其中，f1为风向在方位1的频率，f2为风向在方位2的频率；fmax为风向在12个扇形方位区中出现频率的最高值；
通过公式
Figure FDA0002551013120000042
获取方位i内的平均风速值，
其中，
Figure FDA0002551013120000043
为方位i内的平均风速值；
Figure FDA0002551013120000044
为方位i内第x次的实测风速值。
9.根据权利要求5所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述建立固定消防炮有效覆盖性能预测模型包括：
通过公式
Figure FDA0002551013120000045
获取消防炮初始喷射速度，
其中，r是炮管半径，
Figure FDA0002551013120000046
是气液比，Q流量是泡沫混合液流量；
通过公式
Figure FDA0002551013120000047
获取消防炮与风速耦合条件下的速度，其中，νo为消防炮与风速耦合条件下的速度，νp为消防炮初始喷射速度，θ为初始喷射角度且取值范围[0°,360°]，νf为外界风速大小，β为外界风向且取值范围[0°,360°]；
通过公式L＝ν0t获取消防炮覆盖区域射程理论值，其中，t为泡沫从释放到落至地面所需时间且
Figure FDA0002551013120000048
H1为消防炮布置高度，g为重力加速度；
通过公式
Figure FDA0002551013120000051
获取消防炮覆盖区域实际射程，其中，λ为修正系数；
通过公式
Figure FDA0002551013120000052
获取外界风影响下消防炮的实际喷射角度，
通过公式
Figure FDA0002551013120000053
获取着火换流变实际所需射程，其中，L1为消防炮距着火换流变防火墙最远端侧距离。
10.根据权利要求9所述的适用于特高压换流站消防灭火系统的运行控制方法，其特征在于，所述将风环境波动置信度判定模型确定的风向和风速大小输入固定消防炮有效覆盖性能预测模型判断消防炮射程是否有效覆盖全部换流变区域包括：
当L0≥L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程有效覆盖全部换流变区域；
当L0＜L需时，消防炮在消防炮初始喷射速度、初始喷射角度、外界风速及外界风向条件下，消防炮射程无法有效覆盖全部换流变区域。
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Assignor: ELECTRIC POWER Research Institute ANHUI ELECTRIC POWER COMPANY OF STATE GRID

Contract record no.: X2023980037812

Denomination of invention: Operational Control Method for Fire Extinguishing Systems in Ultra High Voltage Converter Stations

Granted publication date: 20210525

License type: Common License

Record date: 20230717

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20201020

Assignee: BEIJING NANRUI YIHE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: ELECTRIC POWER Research Institute ANHUI ELECTRIC POWER COMPANY OF STATE GRID

Contract record no.: X2023980050387

Denomination of invention: Operation control method for fire extinguishing system of ultra-high voltage converter station

Granted publication date: 20210525

License type: Common License

Record date: 20231212